新型层状氟化磷酸铝[C4H12N2][Al2(PO4)2(H2O)2F2]的水热合成与表征

自从1982年Wilson等发现一类新型微孔材料磷酸铝分子筛(AlPO4-n)以来,大量具有新颖结构的磷酸铝化合物被合成出来,它们在催化、离子交换、吸附和主-客体组装等方面均具有潜在的应用前景,这类化合物大多是在水热或溶剂热体系中和有机模板剂存在条件下合成的,1978年,Flanigen等首先在反应体系中加入氟离子作矿化剂合成了硅晶体,后来,氟离子方法在硅铝体系和金属磷酸盐体系中也得到了广泛的应用,氟离子在反应过程中起到矿化剂或结构导向剂的作用,     

新型磷-钒-氧层状化合物[H2en]2[H3O]6[Co(H2O)2(VO)8(OH)4(PO4)8]的水热合成与晶体结构

金属磷酸盐材料在吸附、离子交换、离子传导和催化剂方面有潜在的应用前景[1～5]. 近年来, 通过水热反应合成了一些A-V-P-O化合物. 在这些化合物中, A一般为碱金属或有机阳离子, 如层状结构的[H2N(C4H8)2NH2][(VO)4(OH)4(PO4)2][6] 和[H2N(C2H4)3NH2][(VO)8(HPO4)3(PO4)4*(OH)2]*2H2O[6], 一维链状结构的 [H2NCH2CH2NH3(VO)(PO4)][7], 手性双螺旋结构的 [(CH3)2NH2]K4[(VO)10(H2O)2(OH)4(PO4)7]*H2O[8]以及具有三维骨架结构的化合物 [H3N(CH2)3NH3K(VO)3(PO4)3][9], [H3N(CH2)3NH3]2[V(H2O)2(VO)6(OH)2(HPO4)3(PO4)5]*3H2O[10]和[H3N(CH2)2NH3][(VO)3(H2O)2(PO4)2(HPO4)4][11].     

磷酸铝分子筛[Al3P3O12F][C5H5NH]•0.2H2O的蒸气相合成与结构表征

采用蒸气相合成法以吡啶作为蒸气源, 在吡啶气氛下磷酸铝固态凝胶被转化为一种三维骨架结构的磷酸铝微孔化合物, 用X射线单晶衍射法测定了其晶体结构, [Al3P3O12F][C5H5NH]•0.2H2O微孔化合物属三斜晶系, 空间群P-1(2), 晶胞参数a＝9.127(2) Å, b＝9.185(3) Å, c＝9.346(2) Å, α＝85.563(14)°, β＝77.346(6)°, γ＝89.628(17)°, V＝762.2(4) Å3, Z＝2, Dc＝2.074 Mg/m3, Mr＝468.09, F(000)＝474, μ＝0.64 mm－1. 其和以前报道的磷酸铝分子筛UT-6具有相同的骨架结构, 起始凝胶组分中的氟离子参与了骨架生成(Al—F—Al), 骨架中有三种相互独立的8元环孔道互相交叉最终形成类似于AlPO4-CHA型沸石的笼型结构. XRD, TG-DTA研究结果表明, 合成的样品具有较高的热稳定性, 400 ℃煅烧后, 其骨架结构保持不变.     

一个新型层状化合物[Ni(C10H8N2)2V3O8.5]的水热合成与晶体结构

多金属氧酸盐因其在医药临床、工业催化和功能材料等方面的广泛应用而引起人们的关注[1～7]. 由于钒化合物具有令人感兴趣的结构以及在材料领域中的重要的应用而倍受关注. 在以往的合成中, 常压溶液合成是主要手段, 利用水热合成方法制备多金属氧酸盐配合物晶体是近几年来国际上刚刚兴起的一项研究工作, 通过该方法已合成出一批具有新颖结构的层状、链状、多孔、高聚合度化合物[8～11], 一些已用于药物和催化剂的研究工作中. V-O体系化合物的合成与表征近来已引起人们的极大兴趣, 如: [VⅣVⅤ2O7(phen)]n[12]是一含有混合价钒的层状结构; Ni(en)3(VO3)2[13], Cu(dien)V2O6*H2O[14]是一维链状结构. 为了探究水热条件下钒物种的反应特性及生成规律, 制备新的钒配合物晶体, 目前我们正在积极开展这方面的研究并取得了一定成果.     

二维钨-钒簇聚物[Cu(en)2]2·[VⅤO44{Cu(en)2(H2O)}2]·3H2O的合成与表征

采用水热法合成了一个钨-钒簇聚物[Cu(en)₂]₂[V^Ⅴ{Cu(en)₂(H₂O)}₂]·3H₂O(1, en=乙二胺), 并通过X射线单晶衍射、 元素分析、 傅里叶变换红外光谱、 X射线粉末衍射、 热重分析、 价键计算、 X射线光电子能谱、 电子顺磁共振和磁性分析对其结构和性能进行了表征. 结果表明, 化合物1是以双支撑的四帽Keggin结构 [(V^ⅤO₄){Cu(en)₂(H₂O)}₂]^4- 钨-钒簇合物阴离子为基本结构单元, 与4个[Cu(en)₂]²⁺配合物阳离子以共价键和弱键相连接形成二维层状结构, 相邻层又通过氢键连接成三维超分子网络. 研究了化合物1的磁性及光催化降解罗丹明B的活性.     

新型微孔磷酸铝[C4N2H14]2+[H2Al3P3O14]2-的合成、结构及相转变

以3-甲氨基丙胺为结构导向剂,在水热条件下合成了1个具有三维开放骨架结构的微孔磷酸铝化合物[C4N2H14][H2Al3P3O14](1),并通过X射线单晶衍射确定了其结构,用粉末X射线衍射(PXRD)、热重(TG)、元素分析(ICP及CHN)和扫描电子显微镜(SEM)对其进行表征.结果表明,化合物1属正交晶系,Pbca空间群,晶胞参数a=1.59839(11)nm,b=0.99402(6)nm,c=1.82261(11)nm,V=2.8958(3)nm3.化合物1的无机骨架由铝氧多面体(AlO5/AlO6)和磷氧四面体(PO4)严格交替连接构筑而成,形成了在[010]方向上具有一维十元环孔道的三维阴离子开放骨架.每个P原子通过桥氧原子与相邻的4个Al原子相连,而Al原子除了通过桥氧原子与相邻的4个P原子相连之外,还通过羟基的桥氧原子与1个或2个Al原子相连,分别形成五配位和六配位的Al.化合物1在550℃空气或氧气气氛下灼烧5 h后转变为具有ATV分子筛结构的微孔磷酸铝分子筛AlPO4-25,且一直稳定到800℃.     

层状磷酸铝化合物Na_4[Al_4P_4O_(18)]·H_2O的合成及质子电导性能研究

在无有机模板剂的条件下,以Na+离子为结构导向剂,通过水热合成法制备了一种与利用1,3-丙二胺合成的Uio-14具有相同层结构的二维磷酸铝化合物Na4[Al4P4O18]·H2O(1),通过单晶X射线衍射确定了其拓扑结构.利用粉末X射线衍射、扫描电子显微镜、电感耦合等离子体(ICP)元素分析和热重分析等对其物理化学性质进行了表征.结果表明,化合物1属于单斜晶系,空间群为P21/c,晶胞参数a=1.00887(9)nm,b=0.86747(8)nm,c=0.97580(9)nm,V=0.77387(12)nm3,Z=2,其阴离子层由铝氧三角双锥(Al O5)和磷氧四面体(PO4)构成,层间通过Na+离子平衡电荷;与Uio-14相比,化合物1具有更高的热稳定性,在400℃空气条件下煅烧后结构仍然保持完好.对化合物1的质子电导性能测试结果表明,相比于传统的分子筛类材料,化合物1展现出优异的质子电导性能,在55℃下质子电导率可达到1.19×10-3S/cm.     

新型磷酸铝分子筛AlPO_4-CJ_2的合成与结构研究

在Al_2O_3-P_2O_5-六次甲基四胺-H_2O体系中,水热合成出新型磷酸铝分子筛(AlPO_4-CJ_2),培养了单晶,经多晶X射线衍射、四圆单晶结构测定及红外光谱研究证明,AlPO_4-CJ_2具有空旷的骨架结构,沿(100)和(001)方向具有8元环孔道,骨架中Al原子以AlO_5(三角双锥)和AlO_5F(扭曲八面体)形式存在,水分子氧的桥联产生Al—O—Al连接模式。     

[4，4＇-bpyH2]5H2[α-P2W18O62]2·4H2O的合成与结构表征

利用水热方法合成了一种基于双Dawson多阴离子和质子化的4,4’-联吡啶阳离子构筑的化合物[4,4’-bpyH2]5H2[α—P2W18O62]2·4H2O,并经IR光谱、元素分析、热重分析和X射线单晶衍射等测试技术进行了表征．标题化合物属于三斜晶系,Pi空间群,晶胞参数：α=1．35373（5）,b=2．24256（13）,c=2．73282（11）nm,α=79．890（13）,β=77．568（8）,γ=80．349（11）°,V=7．9029（6）nm^3,Z=2,Dc=4．031g／cm^3,GOOF=1．049,R1=0．0674,wR2=0．1434．结构分析结果表明,标题化合物分子由5个质子化的4,4’-联吡啶阳离子、2个H^＊离子、2个饱和Dawson结构多阴离子[P2W18O62]^6-和4个结晶水分子组成．     

微孔层状磷酸铝材料的剥离与嵌入研究

用XRD和SEM等手段研究了微孔层状磷酸铝[Al₂P₃O₁₀(OH)₂][C₆NH₈]的剥离和嵌入过程,发现该材料在醇/水溶液中能很好地剥离,形成胶体溶液,并能在一定条件下再结晶形成C₂～C₁₂烷基胺嵌入的层状新材料.当嵌入达到饱和时,有机胺在层间呈双层排列,并与层板成42.6°倾斜角.磷酸铝剥离和嵌入的难易与其层板结构间相互作用的强弱直接相关.     

新型层状磷酸铝[Al6P8O32][(C2H5)2NHCH2CH2NH3]2·[C2H5NH2CH2CH2NH2C2H5] 的合成、表征及其共模板作用

在溶剂热体系中,以N,N-二乙基乙二胺为结构导向剂,合成了Al/P为3/4的层状磷酸铝[Al6P8O32][(C2H5)2NHCH2CH2NH3]2·[C2H5NH2CH2CH2NH2C2H5]单晶,并通过X射线单晶衍射结构分析.XRD,ICP,元素分析,差热-热重分析等手段进行了表征.该化合物属单斜晶系,P2(1)/c空间群,晶胞参数:a=0.90945(2)nm,b=1.46424(4)nm,c=1.87572(5)nm,β=102.672(2)°,Z=4.其阴离子层由AlO4四面体和PO3(=O)四面体单元交替连接构成,形成四、六、八元环拓扑结构,无机层以ABAB方式堆积,两种质子化的有机胺分子N,N-二乙基乙二胺及其重排产物N,N′-二乙基乙二胺填充在层间.用分子动力学模拟方法,考察了标题化合物中有机胺与无机层间的相互作用,讨论了这两种有机胺的共模板作用.     

[C6N2H18]2[Mo5O15(HPO4)2]·H2O的水热合成与结构表征

通过水热法合成了一个新化合物[C6N2H18]2[Mo5O15(HPO4)2]·H2O,并通过IR光谱、ICP、元素分析、差热与热重分析和X射线单晶衍射分析等手段进行了表征.结果表明,晶体属三方晶系,P3(2)21空间群,a=1.1231(1)nm,c=2.2802(5)nm,V=2.4911(7)nm3,Dx=2.835Mg/m3,Z=6,最后的一致性因子R=0.0227,wR=0.0675.阴离子中Mo5O15构成一环状结构,2个HPO4一个连在环的下方,一个连在环的上方,形成类似于“飞碟”状的结构,阳离子为2个质子化的四甲基乙二胺.     

Hydrothermal Synthesis and Characterization Properties of C7H12N2[H2PO4]2.1/2H2O

An orthophosphoric hybrid material was successfully prepared by a hydrothermal reaction at 110 °C. A single crystal X-ray structure, thermal behavior, IR, and NMR spectroscopy investigations are given for a new organic cation bis dihydrogenomonophosphate C₇H₁₂N₂[H₂PO₄]₂.1/2H₂O. The latter has been synthesized hydrothermally using 2,4-diaminotoluene (DAT) and orthophosphoric acid. The atomic arrangement can be described as inorganic sheets alternating with inorganic-organic layers. The organic group C₇H₁₂N⁺ ₂ is located between inorganic groups to build multiple hydrogen bonds to ensure the three-dimensional cohesion network. The thermal behavior and IR, NMR and impedance spectroscopy studies are discussed for the powder samples of this compound.

Supplemental materials are available for this article. Go to the publisher's online edition of Phosphorus, Sulfur, and Silicon and the Related Elements to view the free supplemental file.